chương 1 cơ sở tự động

Môn học Môn học CƠ SỞ TỰ ĐỘNGCƠ SỞ TỰ ĐỘNG Biên son: TS. Hunh Thái Hồng   B mơn đi  u khi  n t đng Khoa in – in T i hc Bách Khoa TPHCM Email: hthoang@hcmut.edu.vn Homepage: www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ Ging viên: HTHồng, NVHo, NHồng, BTHuyn, HHPhng, HMTrí 9 September 2011 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 1 Ch 1 Gii hi h h i khi Noọi dung moõn hoùcNoọi dung moõn hoùc Ch ng 1 : Gii t hi uv h t h ng i u khi nt ng Chng 2: Mụ hỡnh toỏn hch thng liờn tc Chng 3: c tớnh ng hc Chng 4: ỏnh giỏ tớnh n nh cah thng Chng 5: Chtlng cah thng iu khin Chng 6: Thitk h thng iu khin liờn tc Chng 7: Mụ t toỏn hch rirc Chng 8: Phõn tớch h rirc Chng 9: Thitk h rirc Chng 10: ng dng 9 September 2011 â H. T. Hong - éHBK TPHCM 2 Gi ù h ù há đi à khi å đ Tài liệu tham khảoTài liệu tham khảo  Gi a ù otrìn h : Ly ù t h uye á t đi e à u khi e å ntự đ ộng Nguyễn Thò Phương Hà – Huỳnh Thái Hoàng NXB Đa ï iho ï c Q uốc Gia TPHCM ï ï Q  Bài tập: Bài tập điều khiển tự động Nguye ã n Thò Phương Ha ø Nguyen Thò Phương Ha NXB Đại học Quốc Gia TPHCM Th kh û á û ù øi li ä ù ù ø kh ù  Th am kh a û o: ta á tca û ca ù cta øi li e ä uco ù ca ù ctư ø kh o ù a: control, control theory, control system, feedback control TD: Automatic Control S y stems,B.C.Kuo. y Modern Control Engineering, K. Otaga. Modern Control System Theory and Design, S.M. Shinners Feedback Control Systems J V De Vegte 9 September 2011 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 3 Feedback Control Systems , J . V . De Vegte . Chöông 1Chöông 1 GIITHIUV H THNG T NGGIITHIUV H THNG T NG GII THIU V H THNG T NGGII THIU V H THNG T NG 9 September 2011 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 4 Khái i đi khi Noäi dung chöông 1Noäi dung chöông 1  Khái n i m đi u khi n  Các nguyên tc điu khin  Các phnt trong h thng điu khint đng  Các phn t trong h thng điu khin t đng  Phân loi h thng điu khin t đng  M  t s v í d v c á c h  th  n g đ i u khi  n  s vd v cc   g đ u  9 September 2011 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 5 àà åàà å Khaùi nieäm ve à ñie à u khie å nKhaùi nieäm ve à ñie à u khie å n 9 September 2011 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 6  Thí d 1 Lùi ti â iữ tá đä å đò h 40 k/h Khái niệm về điều khiểnKhái niệm về điều khiển  Thí d ụ 1 : L a ùi xe, mục ti e â ug iữ t o á c đ o ä xe o å n đò n h v= 40 k m /h Mắt quan sát đồng hồ đo tốc độ  thu tha äp thôn g tin. äp g Bộ não điều khiển tăng tốc nếu v<40km/h, giảm tốc nếu v>40km/h û  xư û lý thông tin  Tay giảm ga hoặc tăng ga  ta ù c động le â n hệ tho á ng  tac động len hệ thong Kết quả của quá trình điều khiển trên: xe chạy với tốc độ “gần” bằng 40km/h.  Đònh nghóa: Điều khiển là quá trình thu thập thông tin, xử lý thông tin và tác động lên hệ thống để đáp ứng của hệ thống “ g ần” với mu ï cđíchđ ò nh trước. Đ iều khiển tư ï đo ä n g là q uá trình 9 September 2011 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 7 g ï ò ï äg q điều khiển không có sự tác động của con người. Hệ thống điều khiển mực chất lỏng đơn giảnHệ thống điều khiển mực chất lỏng đơn giản 9 September 2011 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 8 Điều khiển tốc độ động cơ hơi nướcĐiều khiển tốc độ động cơ hơi nước 9 September 2011 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 9 Điều khiển tốc độ động cơ hơi nướcĐiều khiển tốc độ động cơ hơi nước 9 September 2011 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 10 [...]... 9 September 2 011 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 14 Bộ điều khiển Cơ Điện Đieu khien Điều khiển tương tư (analog) tự Điều khiển số (digital) Điề khiể dù Đi àu khi ån d øng vi xử l ù, vi đi àu khi ån, DSP i ử lý i điề khiể Điều khiển dùng máy tính Điềàu khiểån dùng các bộ điềàu khiểån lập trình (PLC) 9 September 2 011 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 15 Các bài toán cơ bản trong lónh vực điều khiển tự động Phâ í h hệ... đònh cấu trúc và thông số của hệä thống Môn học Cơ sở t ng chỉ giải quyếát bài toán phân tích hệ thống và thiết kế hệ thống Bài toán nhận dạng hệ thống sẽ ï g g ï đươc nghiên cứu trong môn hoc khác 9 September 2 011 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 16 Các nguyên tắc điều khiển 9 September 2 011 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 17 Nguyên tắc 1: Nguyên tắc thông tin phản hồi 1: Muốán h thốáng đi àu khi ån cóù chấát l ng cao... bằng sai lệch Điề khiể h hợ Đi àu khi ån phốái h p 9 September 2 011 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 18 Nguyên tắc 1: Nguyên tắc thông tin phản hồi (tt) 1: Sơ đồ điề khiể bù hi S đ à đi àu khi ån b ø nhiễãu n(t) r(t) () 9 September 2 011 B i u khi n u(t) () it ng © H T Hồng - ÐHBK TPHCM y( ) y(t) 19 Nguyên tắc 1: Nguyên tắc thông tin phản hồi (tt) 1: Sơ đồ điề khiể S đ à đi àu khi ån san b èng sai l ch bằ i lệ... hi u ra c a i t ng i u khi n (t): yht(t): tín hi u h i ti p e(t): sai s 9 September 2 011 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 12 Đối tượng Rat Rất đa dang dạng Các lớp đối tượng cơ bản: Điện Cơ Nhiệ Nhi ät Lưu chất Hóa Hệ thống thực tế có thể bao gồm trong nó nhiều quá trình cơ ban bản 9 September 2 011 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 13 Cảm biến Cam bien Cảm biến nhiệt độ Cảm biến vò trí Cam bien toc Cảm biến tốc độ Cảm...Tại sao cần phải điều khiển tự động Đáùp ứùng củûa h thốáng kh ng thỏûa mãn yêu cầàu hệ h khô h Tăng độ chính xác Tăng hiệu quả kinh tế 9 September 2 011 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 11 Các thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển 3 thàønh phầàn cơ b ûn: đ ái tượng, b đi àu khi ån, cảûm bi án h h bả đố bộ điề khiể biế r(t) e(t) B i u khi... ch bằ i lệ n(t) r(t) e(t) B i u khi n u(t) it ng y(t) yht(t) C m bi n 9 September 2 011 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 20 Nguyên tắc 1: Nguyên tắc thông tin phản hồi (tt) 1: Sơ đồ điề khiể kế hợ S đ à đi àu khi ån k át h p n(t) r(t) e(t) B i u khi n u(t) it ng y(t) yht(t) C m bi n 9 September 2 011 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 21 Nguyên tắc 2: Nguyên tắc đa dạng tương xứng 2: Muốán quáù trình đi àu khi ån cóù chấát... September 2 011 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 25 Nguyên tắc 5: Nguyên tắc phân cấp 5: Thí du: Hệ SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) dụ: 9 September 2 011 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 26 Nguyên tắc 5: Nguyên tắc phân cấp 5: Thí du: Hệ thống sản xuất linh hoat (FMS) dụ: thong san xuat hoạt 9 September 2 011 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 27 Nguyên tắc 6: Nguyên tắc cân bằng nội 6: Mỗi hệ thống cần xây dựng cơ chế... thiế kế hệ thố tự độ hệ thố chất lượng cao thì không thể bỏ qua nhiễu 9 September 2 011 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 23 Nguyên tắc 4: Nguyên tắc dự trữ 4: Vì nguyên tắc 3 luôn coi thông tin chưa đầy đủ phải đề phòng các bất trắc xảy ra và không đượïc dùng toàn bộä lựïc lượïng trong điều g kiện bình thường Vốn dự trữ không sử dụng, nhưng cần để đảm bảo cho hệ thống vận hành an toàn 9 September 2 011 © H T Hồng... 2 011 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 27 Nguyên tắc 6: Nguyên tắc cân bằng nội 6: Mỗi hệ thống cần xây dựng cơ chế cân bằng nội để có khả năng tự giải quyết những biến độäng xảy ra g q y 9 September 2 011 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 28 Phân loại hệ thống điều khiển 9 September 2 011 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 29 Phân loại dựa trên mô tả toán học của hệ thống Hệ thốáng liên tục: Hệ thốáng liên tục được mô tảû bằèng phương... September 2 011 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 30 Phân loại dựa trên số ngõ vào – ngõ ra hệ thống Hệ thống một ngõ vào – một ngõ ra (hệ SISO): (Single Input – Single Output) Hệ thống nhiều ngõ vào – nhiều ngõ ra (hệ MIMO): (Multi thong nhieu ngo vao nhieu ngo Input – Multi Output) Đa số các hệ thống trong thực tế đều là hệ phi tuyến biến đổi theo thời gian, nhiều ngõ vào, nhiều ngõ ra Mon học Môn hoc Cơ sở tư động